一种消除航迹仪累积误差的方法
【专利摘要】本发明公开了一种消除航迹仪累积误差的方法，包括如下步骤：1)将绘笔的位置定位于海图零位；2）设定清除累积误差的时间间隔；3）航迹仪计算出移笔脉信息（X，Y）；4）开始移笔；5）从起点开始进行计时；6）若时间间隔未到达，则重复步骤3）—步骤5）；7）若时间间隔到达，则计算出从起点到当前点的直接移笔脉冲信息（XX，YY）；8）得到总的移笔脉冲信息（X’，Y’）；9）得到累积误差移笔脉冲信息（ΔX，ΔY），并根据累积误差移笔脉冲信息（ΔX，ΔY）进行误差补偿移笔；10）绘笔到达目标点后，重复步骤3）—10），直至本次标绘作业结束。本发明能够有效减小或消除航迹仪的累积误差，提高航迹仪的标绘精度。
【专利说明】
一种消除航迹仪累积误差的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及航迹仪技术领域，尤其涉及一种消除航迹仪累积误差的方法。
【背景技术】
[0002] 航迹仪是舰船实时标绘海图、自动完成海图作业的导航设备。在航迹仪研制过程 中，通过提高各个传动零件的精度，以及采用合理的海图标绘解算数学模型，航迹仪绘图精 度有了长足的进步，其标绘精度可达到常用海图全图幅(980mm)的0.2%，即约2mm。标绘精 度是航海人员非常重视的一个技术指标，直接关系到航海的安全和武器的发射命中率。
[0003] 随着现代技术的发展，现代舰船对航迹仪的精度要求越来越高，动态标绘精度要 求达到小于常用海图全图幅的0.1%，即约1mm。传统航迹仪采用固定标绘参数，通过提高传 动零件的精度，其标绘精度对一小部分海图而言，可以达到要求;但对绝大多数海图来说， 无法达到此标准。
[0004] 通过对实际海图的研究发现，造成航迹仪标绘产生误差的一大重要因素为：累积 误差，航迹仪是依靠电机脉冲向X、Y向移动，移动的距离是以X、Y向的脉冲数来表示，以左下 角作为海图零位，依据海图类型和海图方向取正负值，一般经炜度增量方向取正值，即目标 点比当前点经度大，X向取正值，同理，目标点比当前点炜度大，Y向取正值。航迹仪每次移笔 都必须转化为X、Y向电机脉冲数，必须要进行四舍五入来取整数的电机脉冲值，虽然对此有 补偿算法，但是累积误差是不可能完全消除，是不可避免而存在的。因而，如何提供一种消 除累积误差而提高航迹仪精度的方法是本领域技术人员研究的方向。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种消除航迹仪累积误差 的方法，能够有效减小或消除航迹仪的累积误差，提高航迹仪的标绘精度。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种消除航迹仪累积 误差的方法，其特征在于:包括如下步骤：
[0007] 1)将绘笔的位置定位于海图零位，使绘笔初始位置(dX〇，dyO)置0;
[0008] 2)设定清除累积误差的时间间隔为t;
[0009] 3)航迹仪根据设定的位置采集时间间隔m接收GPS采集到的位置信息，根据起点和 目标点的经度、炜度信息，利用海图标绘数学模型计算出从起点到目标点的移笔脉信息(X， Y);其中，X为正值表示向右移动，X为负值表示向左移动，Y为正值表示向上移动，Y为负值表 示向下移动；
[0010] 4)根据步骤3)所得到的移笔脉冲信息开始移笔；
[0011] 5)从起点开始进行清除累积误差时间计时，检测清除累积误差时间间隔是否到 达；
[0012] 6)若清除累积误差时间间隔未到达，则重复步骤3)-步骤5);
[0013] 7)若清除累积误差时间间隔到达，则利用海图标绘数学模型计算出从起点到当前 点的直接移笔脉冲信息(XX，YY);
[0014] 8)将从起点移动到当前点过程中的每次移笔脉冲信息相叠加，得到总的移笔脉冲 f目息(X'，Y'）；
[0015] 9)将从起点到当前点的直接移笔脉冲信息(XX，YY)减去从起点到当前点的总移笔 脉冲信息(X'，Y'），得到累积误差移笔脉冲信息（A X，A Y)，并根据累积误差移笔脉冲信息 (AX，A Y)进行误差补偿移笔;从而消除本次移笔过程中的累积误差；
[0016] 10)绘笔到达目标点后，以本次绘笔移动的终点为起点，重复步骤3)-10)，直至本 次标绘作业结束。
[0017] 进一步地，步骤3)和步骤7)中，所述海图标绘数学模型为:舰船从A点（(^，心)航行 一段距离后到达B点（(i> 2，A2)时，舰船的位置增量（A (}>，A A)换算成海图上的位置增量（A X，Ay)的计算过程为：
[0020] 式中e-地球椭球体偏心率，e2 = 0.006693421623;
[0021] a-地球椭球体半长轴，a = 637824500cm;
[0022] (i>z-基准炜度；
[0023] (J)m一平均韩度，巾m=(巾 1+巾 2)/2;
[0024] Me一赤道比例尺，Mc = cos 2/[Mz(l_e2sin2z)1/2];
[0025] Mz-海图比例尺分母。
[0026]所述移笔脉冲数X，、Y计算方法为：
[0029 ]式中Mhx、Mhy分别为x、y方向脉冲当量，分别表示一个脉冲在x、y方向移动的距离。
[0030] 依据海图类型和海图方向对X、Y取正负值，一般经炜度增量方向取正值，即目标点 比当前点经度大，X向取正值，同理，目标点比当前点炜度大，Y向取正值。
[0031] 进一步地，清除累积误差的时间间隔为t为位置采集时间间隔m的整数倍。
[0032] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0033] 1、能有效消除航迹仪累积标绘误差，提高航迹仪的精度，使得航迹仪长时间标绘 的的标绘精度能达到要求。
[0034] 2、本发明只需通过设计标绘软件就可得到实现，不需要对传统航迹仪结构方法进 行修改，在保证广品成本的基础上，提尚航迹仪标绘精度，提尚了广品可靠性。
[0035] 3、本发明涉及的操作简单、方便，不会给使用者增加更多的工作负担。
【附图说明】
[0036]图1为本发明的原理流程图。
【具体实施方式】
[0037] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
[0038] 实施例:参见图1，一种消除航迹仪累积误差的方法，标绘前，先将需要使用的海图 按规定铺放于航迹仪上，并使海图上选定的零位与航迹仪零位光点重合，海图的X、Y轴分别 与航迹仪的X、Y轴对齐;然后将海图基本信息输入航迹仪中，海图基本信息通过查看海图即 可得知。所述海图基本信息包括:海图图号、基准炜度巾z、比例尺分母Mz、海图零点（巾0,入 0)。航行过程中，舰船的实际位置的炜度和经度信息由GPS定位系统自动获取。
[0039]具体标绘过程，包括如下步骤：
[0040] 1)将绘笔的位置定位于海图零位，使绘笔初始位置(dx0，dy0)置0。
[0041] 2)设定清除累积误差的时间间隔为t;为更好地进行减少误差，该清除累积误差的 时间间隔为t为位置采集时间间隔m的整数倍。
[0042] 3)航迹仪根据设定的位置采集时间间隔m(通常为4s，即每隔4s-次)接收GPS采集 到的位置信息;根据起点和目标点的经度、炜度信息，利用海图标绘数学模型计算出从起点 到目标点的移笔脉信息(X，Y)。移笔脉冲信息为矢量信息，包括移笔脉冲数量和移笔方向； 其中，X为正值表示向右移动，X为负值表示向左移动，Y为正值表示向上移动，Y为负值表示 向下移动。
[0043] 4)根据步骤3)所得到的移笔脉冲信息开始移笔。
[0044] 5)从起点开始进行清除累积误差时间计时，检测清除累积误差时间间隔是否到 达。
[0045] 6)若清除累积误差时间间隔未到达，则重复步骤3)-步骤5)。
[0046] 7)若清除累积误差时间间隔到达，则利用海图标绘数学模型计算出从起点到当前 点的直接移笔脉冲信息(XX，YY)。
[0047] 8)将从起点移动到当前点过程中的每次移笔脉冲信息相叠加，得到总的移笔脉冲 信息(X'，Y'）；具体叠加过程中，分别将X方向的移笔脉冲信息和Y方向的移笔脉冲信息相叠 加。
[0048] 9)将从起点到当前点的直接移笔脉冲信息(XX，YY)减去从起点到当前点的总移笔 脉冲信息(X'，Y'），得到累积误差移笔脉冲信息（A X，A Y)，并根据累积误差移笔脉冲信息 (AX，A Y)进行误差补偿移笔;从而消除本次移笔过程中的累积误差。
[0049] 10)绘笔到达目标点后，以本次绘笔移动的终点为起点，重复步骤3)-10)，直至本 次标绘作业结束。
[0050] 具体实施时，所述海图标绘数学模型为:舰船从A点（(^，心)航行一段距离后到达B 点（4>2，A 2)时，舰船的位置增量（A (})，AA)换算成海图上的位置增量（AX，Ay)的计算过程 为：
[0053] 式中e-地球椭球体偏心率，e2 = 〇. 006693421623;
[0054] a-地球椭球体半长轴，a = 637824500cm;
[0055] 一基准炜度；
[0056] (K-平均炜度，<K=(巾1+巾2)/2;
[0057] Me一赤道比例尺，Mc = cos 2/[Mz(l_e2sin2z)1/2];
[0058] Mz-海图比例尺分母。
[0059]所述移笔脉冲数X，、Y计算方法为：
[0062 ]式中Mhx、Mhy分别为x、y方向脉冲当量，分别表示一个脉冲在x、y方向移动的距离。 [0063]依据海图类型和海图方向对X、Y取正负值，一般经炜度增量方向取正值，即目标点 比当前点经度大，X向取正值，同理，目标点比当前点炜度大，Y向取正值。
[0064]作为一种【具体实施方式】，以起点为海图零位为例，从绘笔从海图零位移动开始进 行清除累积误差时间间隔t计时，绘笔根据GPS采集的位置信息进行移笔，每隔位置采集时 间间隔m移动一次，直到移笔时间与清除累积误差时间间隔t相等，进行一次累积误差消除。 该消除过程为:将清除累积误差时间间隔t到达时刻的位置记为N(dxn，dyn)，根据海图标绘 数学模型计算出从起点（海图零位)到当前点N(dxn，dyn)的直接移笔脉冲信息(XX，YY)，同 时，将绘笔从起点（海图零位)到当前点N(dxn，dyn)的实际移笔脉冲信息叠加(X'，Y'）j 中，X'=X1+X2+…+Xn，Y'=Yl+Y2+…+Yn。然后，将直接计算得到的移笔脉冲信息与实际的 总移笔脉冲信息相减，得到误差移笔脉冲信息（AX，A Y)，其中，AX = XX_X'，A Y = YY_X'。 最后，绘笔根据该误差移笔脉冲信息（AX，AY)进行误差补偿移笔，从而进行t时间段内的 累积误差消除。
[0065]移笔完成后，以位置N(dxn，dyn)为新的起点，重复进行上述操作，直至本次海航标 绘作业结束。
[0066]最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方 案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而 不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种消除航迹仪累积误差的方法，其特征在于:包括如下步骤： 1) 将绘笔的位置定位于海图零位，使绘笔初始位置(dxO，dyO)置0; 2) 设定清除累积误差的时间间隔为t; 3) 航迹仪根据设定的位置采集时间间隔m接收GPS采集到的位置信息，根据起点和目标 点的经度、炜度信息，利用海图标绘数学模型计算出从起点到目标点的移笔脉信息(X，Y); 其中，X为正值表示向右移动，X为负值表示向左移动，Y为正值表示向上移动，Y为负值表示 向下移动； 4) 根据步骤3)所得到的移笔脉冲信息开始移笔； 5) 从起点开始进行清除累积误差时间计时，检测清除累积误差时间间隔是否到达； 6) 若清除累积误差时间间隔未到达，则重复步骤3)-步骤5); 7) 若清除累积误差时间间隔到达，则利用海图标绘数学模型计算出从起点到当前点的 直接移笔脉冲信息(XX，YY); 8) 将从起点移动到当前点过程中的每次移笔脉冲信息相叠加，得到总的移笔脉冲信息 (X，，Y，）； 9) 将从起点到当前点的直接移笔脉冲信息(ΧΧ，ΥΥ)减去从起点到当前点的总移笔脉冲 信息(Χ'，Υ'），得到累积误差移笔脉冲信息（ΑΧ，ΔΥ)，并根据累积误差移笔脉冲信息（ΔΧ， A Υ)进行误差补偿移笔;从而消除本次移笔过程中的累积误差； 10) 绘笔到达目标点后，以本次绘笔移动的终点为起点，重复步骤3)-10)，直至本次标 绘作业结束。2. 根据权利要求1所述的一种消除航迹仪累积误差的方法，其特征在于:所述海图标绘 数学模型为:舰船从A点航行一段距离后到达B点（φ 2，λ2)时，舰船的位置增量（Δ Φ，Αλ)换算成海图上的位置增量（ΔΧ，Ay)的计算过程为：式中e-地球椭球体偏心率，e2 = 0.006693421623; a-地球椭球体半长轴，a = 637824500cm; Φζ-基准炜度； Φ m 一平均韩度，Φ m= ( Φ?+Φ2)/2; Me一赤道比例尺，Mc = cos Φ 2/[Mz(l_e2sin2 Φ z)1/2]; Μζ一海图比例尺分母。 所述移笔脉冲数X，、Υ计算方法为：式中Mhx、Mhy分别为X、y方向脉冲当量，分别表示一个脉冲在X、y方向移动的距离。 依据海图类型和海图方向对X、Y取正负值，一般经炜度增量方向取正值，即目标点比当 前点经度大，X向取正值，同理，目标点比当前点炜度大，Y向取正值。3.根据权利要求1所述的一种消除航迹仪累积误差的方法，其特征在于:清除累积误差 的时间间隔为t为位置采集时间间隔m的整数倍。
【文档编号】G01C21/22GK105928523SQ201610254960
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】杨顺中
【申请人】重庆华渝电气集团有限公司